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1.10. MECANISMO CON ESLABONES
Mecanismo de 10 Barras En la …gura 17 se muestra un mecanismos de 10 barras, para el avance y agarre de una pieza. El análisis cinemático es el siguiente:
Fig. 17a
Fig. 17b
CAPÍTULO 1. ANÁLISIS CINEMÁTICO
Fig. 17c
Análisis de Posición 1.- Se enumeran los cuerpos en movimiento del mecanismo (…g. 17a,b). 2.- Se asignan bases locales en cada cuerpo para cada movimiento. Las bases locales están orientadas en el eje longitudinal de las barras (…g.17a,b). 3.- Las variables o incógnitas a determinar son ( 1 ;
2 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6 ; x7 ; 8 ; 9 )
= 9.
4.- Los GDL son: GDL = 3(L 1) 2J1 1J2 = 3(10 1) 2 (13) = 1 Como GDL = 1, damos el dato de
1
y calculamos 8 incógnitas ( 2 ;
3 ; 4 ; 5 ; 6 ; x7 ; 8 ; 9 ).
5.- Por lo tanto necesitamos 4 ecuaciones de lazo vectorial (equivalente a 8 ecuaciones escalares), (…g. 17c). Las ecuaciones de posición se escriben como: R1 + R2 R3 R10 R1 + R02 + R4 R5 R010 R1 + R002 + R6 + R06 R07 + R7 R06 R07 + R9 + R8
= = = =
0 0 0 0
(1) (2) (3) (4)
1.10. MECANISMO CON ESLABONES Donde: Ri = Rz ( i ) r i R02 = Rz ( 2 ) r02 R002 = Rz ( 2 ) r002 0 R06 = Rz ( 6 6 ) r6 R7 = Rz ( 7 ) r 7 R07 = Rz ( 7 ) r07 R10 = [ x10 ; y10 ; 0]T 0 R010 = [ x010 ; y10 ; 0]T
ri = [xi ; 0; 0]T r02 = [x02 ; y20 ; 0]T r002 = [x002 ; y200 ; 0]T r06 = [x06 ; 0; 0]T r7 = [x7 ; y7 ; 0]T r07 = [x07 ; y70 ; 0]T i = 1; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 9
La solución del problema queda establecida en la siguiente tabla: Datos Ecuaciones Incógnitas 2 ecs. de ec.(1) 2 ; 3 ; 4 ; 5 ; 1 2 ecs. de ec.(2) 2 ecs. de ec.(3) 2 ecs. de ec.(4) total: 8
6 ; x7 ; 8 ; 9
total: 8
Análisis de Velocidad Dado ! 1 del eslabón 1, hallar (! 2 ; ! 3 ; ! 4 ; ! 5 ; ! 6 ; vx7 ; ! 8 ; ! 9 ) de los eslabones.
Fig. 17d
CAPÍTULO 1. ANÁLISIS CINEMÁTICO Las ecuaciones de velocidad son: V1 + V2 V3 V10 0 V1 + V20 + V4 V5 V10 V1 + V200 + V6 + V60 V70 + V7 V60 V70 + V9 + V8
= = = =
0 0 0 0
(5) (6) (7) (8)
Donde: Vi = Wz (! i ) Ri V20 = Wz (! 2 ) R02 V200 = Wz (! 2 ) R002 V60 = Wz (! 6 ) R06 V7 = Rz ( 7 ) v7 V70 = [0; 0; 0]T V10 = [0; 0; 0]T 0 V10 = [0; 0; 0]T
v7 = [vx7 ; 0; 0]T
i = 1; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 9
La solución del problema se muestra en la siguiente tabla: Datos Ecuaciones Incógnitas !1 2 ecs. de ec.(5) ! 2 ; ! 3 ; ! 4 ; ! 5 ; ! 6 ; vx7 ; ! 8 ; ! 9 2 ecs. de ec.(6) 2 ecs. de ec.(7) 2 ecs. de ec.(8) total: 8 total: 8 Análisis de Aceleración Dado 1 del eslabón 1, hallar ( ciones de aceleración son:
2;
3;
4;
5;
6 ; ax7 ;
A1 + A2 A3 A10 A1 + A02 + A4 A5 A010 A1 + A002 + A6 + A06 A07 + A7 A06 A07 + A9 + A8
8;
9)
= = = =
de los eslabones. Las ecua-
0 0 0 0
Donde: Ai = Hz (! i ; i ) Ri A02 = Hz (! 2 ; 2 ) R02 A002 = Hz (! 2 ; 2 ) R002 A06 = Hz (! 6 ; 6 ) R06 A7 = Rz ( 7 ) a7 A07 = [0; 0; 0]T A10 = [0; 0; 0]T A010 = [0; 0; 0]T
a7 = [ax7 ; 0; 0]T
i = 1; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 9
(9) (10) (11) (12)
1.10. MECANISMO CON ESLABONES La solución del problema se muestra en la siguiente tabla: Datos Ecuaciones Incógnitas 2 ecs. de ec.(9) 1 2; 3; 4; 2 ecs. de ec.(10) 2 ecs. de ec.(11) 2 ecs. de ec.(12) total: 8
5;
6 ; ax7 ;
8;
9
total: 8
Análisis de Jerk Dado '1 del eslabón 1, hallar ('2 ; '3 ; '4 ; '5 ; '6 ; jx7 ; '8 ; '9 ) de los eslabones. Las ecuaciones de jerk son: J1 + J2 J3 J10 J1 + J02 + J4 J5 J010 J1 + J002 + J6 + J06 J07 + J7 J06 J07 + J9 + J8
= = = =
0 0 0 0
Donde: Ji = Gz (! i ; i ; 'i ) Ri J02 = Gz (! 2 ; 2 ; '2 ) R02 J002 = Gz (! 2 ; 2 ; '2 ) R002 J06 = Gz (! 6 ; 6 ; '6 ) R06 J7 = Rz ( 7 ) j7 J07 = [0; 0; 0]T J10 = [0; 0; 0]T J010 = [0; 0; 0]T
j7 = [jx7 ; 0; 0]T
i = 1; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 9
La solución del problema se muestra en la siguiente tabla: Datos Ecuaciones Incógnitas '1 2 ecs. de ec.(9) '2 ; '3 ; '4 ; '5 ; '6 ; jx7 ; '8 ; '9 2 ecs. de ec.(10) 2 ecs. de ec.(11) 2 ecs. de ec.(12) total: 8 total: 8
(13) (14) (15) (16)
CAPÍTULO 1. ANÁLISIS CINEMÁTICO Solución Numérica Se tienen las longitudes y ángulos constantes: x1 = 0.25 m x2 = 0.52 x02 = 0.6 x002 = 0.62 x3 = 0.47 x4 = 0.77 x5 = 0.14 x6 = 0.97 x06 = 0.57 y7 = 0.31 x07 = 0.14 x8 = 0.85 x9 = 0.14 x10 = 0.05 x010 = 0.25 6 = 40
y20 = 0.2 y200 = 0.65
y70 = 0.19
y10 = 0.5 0 = 0.4 y10 = 24 7
La con…guración inicial del mecanismo está dada por: =0 2i = 300 3i = 10 4i = 200 5i = 330 6i = 200 x7i = 0.8 8i = -10 9i = 240 1i
Se realizará el análisis cinemático considerando velocidad angular constante, ! c = 2 rad=s (1rev=s), para un tiempo t = 1 seg, esto es:
1
!1 1
'1
= 1i + ! c t = !c = 0 = 0
A continuación se muestra la tabla de incógnitas calculadas y grá…cas de los mismos:
1.10. MECANISMO CON ESLABONES t 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.
q1
q2
q3
q4
q5
q6
0 36. 72. 108. 144. 180. 216. 252. 288. 324. 360.
289.073 291.288 298.637 311.37 327.954 344.487 353.758 340.209 307.783 292.657 289.073
1.04194 20.2177 36.7745 47.682 52.132 50.1675 39.1152 10.5647 -18.4494 -15.6536 1.04194
178.328 191.686 204.215 214.197 221.415 224.842 220.57 199.86 174.051 169.722 178.328
325.525 317.006 308.994 306.115 307.375 307.726 305.368 305.26 308.458 321.99 325.525
207.685 214.73 223.349 232.571 241.484 247.778 247.266 232.71 210.853 204.603 207.685
t 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.
w1 2p 2p 2p 2p 2p 2p 2p 2p 2p 2p 2p
w2 w3 -0.0577675 3.32178
w4
w5 -0.977511 -1.64604 -1.01662 -0.0181743
w6
t 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.
a1
a2
a3
a4
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
9.46971 8.83076 9.71864 7.06703 0.268373 -11.3673 -39.2514 -49.0442 42.1348 18.4412 9.46971
3.62839 -4.78199 -10.2413 -11.4367 -10.8206 -14.7718 -31.6148 -12.9698 67.3965 21.5051 3.62839
7.51876 -1.96821 -4.68346 -4.6849 -6.22661 -12.5767 -29.3115 -19.2908 45.7048 21.6322 7.51876
j1
j2 -32.6232
j3 -108.165 -68.8862 -35.5419
j4 -156.473 -51.6528 -6.93389 -1.44162 -33.7765 -102.355 -234.139
t 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
2.15854 0.821738 3.23311 2.34933 1.76008 2.4545 1.9794 2.6404 1.3338 1.50651 3.03481 0.231624 0.987963 2.54559 -0.980916 0.104113 0.230726 -3.15781 -1.87337 -5.24985 -6.61011 -5.28565 -4.37159 -2.03511 -2.53123 -1.33855 2.21551 0.600445 -0.0577675 3.32178 2.15854
10.4501 -2.51676 -50.4076 -84.7784 -166.348 -416.394 921.488 -68.3011 -172.707 -32.6232
6.96697 -5.64779 -87.2611 -244.859 1224.04 -412.615 -293.934 -108.165
0.284402 -0.230641 -0.400301 0.28603 1.44639 2.35205 -0.977511 a5 -20.0935
1.78514 9.78948 7.99954 -2.13754 -6.09808 5.09403 0.726942 28.8546 -23.5238 -20.0935 j5
406.404 111.009 44.7213 -80.7922 -92.8992 30.3919 156.393 956.485 -183.656 -268.441 22.0818 -86.6415 -725.836 -156.473 406.404
0.981345 1.4107 1.57367 1.6241 1.42012 0.658229 -1.04857 -4.08746 -2.47838 -0.046068 0.981345 a6
6.57181 2.52798 1.0346 -0.301419 -4.31367 -11.4558 -24.3595 -22.6023 34.7028 15.1727 6.57181 j6 -56.8366 -25.7534 -8.15149 -24.1896 -55.9998 -88.8845 -188.148
687.502 -138.987 -131.516 -56.8366
x7 0.744551 0.725795 0.72331 0.718988 0.718717 0.745629 0.796951 0.819624 0.827452 0.790129 0.744551
q8 -8.2964 -3.45372
q9
2.34864 8.29302 13.5121 16.4602 16.2651 8.37937 -6.11028 -10.4343 -8.2964
235.626 237.273 237.567 235.349 229.512 220.99 221.942 235.291 236.514 234.537 235.626
vx7 -0.329908 -0.0692256 -0.0172745 -0.0578159 0.0986099 0.444775 0.462089 0.0703206 -0.0923892 -0.526484 -0.329908
w8
w9
0.67903 0.96233 1.04232 1.01045 0.761331 0.242998 -0.411144 -2.53956 -1.70522 -0.0320247 0.67903
0.311721 0.20866 -0.136224 -0.673869 -1.36421 -1.26681 1.88015 1.72079 -0.601906 -0.0179075 0.311721
ax7 3.07429 1.6938 -0.440631 0.221806 2.91727 3.11548 -3.80882 0.615855 -7.03881 -0.306936 3.07429
a8
a9
4.48509 1.52998 0.253901 -1.11304 -4.06726 -5.41769 -12.1897 -19.9741 23.4037 10.5474 4.48509
0.802064 -2.48871 -4.34536 -6.459 -6.26485 15.2282 28.5524 -32.5143 -0.00116043 5.89515 0.802064
jx7 2.70292 -24.1472 -11.3846 22.8468 23.3932 -30.3067 -81.6941 123.512 -28.2271 71.5361 2.70292
j8 -40.7592 -19.6141 -8.98441 -21.7741 -32.5789
j9 -44.4169 -22.509 -18.5324 -20.4834
16.9728 -218.061 446.01 -71.8051 -91.3082 -40.7592
48.8299 456.17 -489.176 -431.687 332.476 -48.378 -44.4169
CAPÍTULO 1. ANÁLISIS CINEMÁTICO
1.10. MECANISMO CON ESLABONES
CAPÍTULO 1. ANÁLISIS CINEMÁTICO
1.10. MECANISMO CON ESLABONES